開發(fā)核聚變能源是人類社會解決能源問題的根本途徑。以托卡馬克為代表的磁約束聚變是獲得可控核聚變能源的兩個主要技術路線之一。托卡馬克燃燒等離子體中的聚變反應會產生大量的熱,必須及時從芯部排出,否則將會影響芯部等離子體的穩(wěn)定性。特別是在高約束模式（H-mode）運行條件下,主等離子體邊緣會形成很強的溫度、密度梯度,產生爆發(fā)性的邊緣局域模（Edge Localized Modes,ELMs）造成對第一壁的熱沖擊。另一方面,刮削層區(qū)等離子體與器壁的相互作用也會對第一壁造成損傷。因此,人們幾乎不再使用限制器來保護第一壁,而是引入偏濾器磁場位形。偏濾器位形保護了第一壁整體,使其與等離子體相互作用大大減弱,但是這同時使得偏濾器靶板成為整個托卡馬克裝置中熱負荷最為集中的部件。穩(wěn)態(tài)運行條件下,國際熱核聚變實驗堆（英文簡稱ITER）的偏濾器靶板平均熱通量可達到10MW/m2;而在中國聚變工程試驗堆（英文簡稱CFETR）中的偏濾器靶板設計參數(shù)更是高達數(shù)十MW/m2。這樣大的熱負荷條件下,在邊緣局域模（ELMs）大規(guī)模爆發(fā)的時候會使得所有金屬靶板材料面臨融化風險。所以,偏濾器靶板的熱負荷問題若得不到解決,托卡馬... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

限制器和偏濾器示意圖[14]

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文-4-圖1-2限制器和偏濾器示意圖[14]偏濾器主要有以下幾個功能：1.排出氦灰與雜質。氦灰是聚變反應產物，從芯部擴散至刮削層并沿磁力線輸運至靶板區(qū)域；雜質來源于刮削層等離子體對包括偏濾器在內的第一壁的打擊產生。2.保護第一壁。聚變反應產生的能量中，有90%都以等離子體熱能的形式輸運到了偏濾器區(qū)域，因此，偏濾器承擔著托卡馬克裝置的主要排熱功能。圖1-3先進托卡馬克中實施的偏濾器位形示意圖[15]

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文-4-圖1-2限制器和偏濾器示意圖[14]偏濾器主要有以下幾個功能：1.排出氦灰與雜質。氦灰是聚變反應產物，從芯部擴散至刮削層并沿磁力線輸運至靶板區(qū)域；雜質來源于刮削層等離子體對包括偏濾器在內的第一壁的打擊產生。2.保護第一壁。聚變反應產生的能量中，有90%都以等離子體熱能的形式輸運到了偏濾器區(qū)域，因此，偏濾器承擔著托卡馬克裝置的主要排熱功能。圖1-3先進托卡馬克中實施的偏濾器位形示意圖[15]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]托卡馬克研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李建剛.  物理. 2016(02)
[2]邊界局域模對EAST鎢偏濾器靶板腐蝕程度的數(shù)值模擬研究[J]. 黃艷,孫繼忠,桑超峰,丁芳,王德真.  物理學報. 2014(03)
[3]中國核聚變實驗裝置首次實現(xiàn)高約束模式運行[J].   光機電信息. 2009(07)
[4]核聚變研究的發(fā)展歷史[J]. 朱士堯.  物理. 1990(02)

博士論文
[1]鎢銅偏濾器靶板疲勞損傷與壽命研究[D]. 錢新元.中國科學技術大學 2017
[2]偏濾器等離子體鞘層及氫同位素在器壁材料中的滯留模擬研究[D]. 桑超峰.大連理工大學 2012



本文編號：3332010